如图所示,一圆柱形器,底面积为100cm2,内装有20cm深的水,现把一块体积为200cm3冰块放入水中,水未溢出杯外(冰未熔化),已知ρ冰=0.9×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)冰在水中受到的浮力
(2)静止后冰浸入水中的体积
(3)若把冰块缓慢地刚好压入水中(水未溢出)此时水对容器底的压强为多大?
网友回答
解:(1)∵ρ=,
∴冰块的质量:
m=ρ冰V=0.9×103kg/m3×200×10-6m3=0.18kg;
∵冰块漂浮,
∴F浮=G冰=m冰g=0.18kg×10N/kg=1.8N,
(2)∵F浮=ρ水gV排=ρ水gV浸,
∴V浸===1.8×10-4m3=180cm3;
(2)把冰块压入水中后,水面上升了:
△h===2cm,
此时水深:
h=20cm+△h=20cm+2cm=22cm,
此时水对容器底的压强为
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.22m=2.2×103Pa.
答:(1)冰在水中受到的浮力为1.8N;
(2)静止后冰浸入水中的体积为180cm3;
(3)若把冰块缓慢地刚好压入水中(水未溢出)此时水对容器底的压强为2.2×103Pa.
解析分析:(1)已知冰的体积和密度,利用密度公式和重力公式求冰的质量、重力;根据冰块漂浮,可得出冰块受到的浮力;(2)求出了冰块受到的浮力,利用阿娇,阿基米德原理求冰块排开水的体积冰块浸入水中的体积;(2)根据冰块的体积和容器的底面积,可得出将冰块浸没入水中时液面上升的高度,再进一步求出液面的总高度,利用压强的公式可计算出水对容器底的压强大小.
点评:本题为力学综合题,考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、液体压强公式、物体的漂浮条件的掌握和运用,根据体积公式求出冰块浸没水中水深增大值是本题的关键.